精密机械设计_第8章精密机械设计概论课件.ppt

韩敏 渗碳 氮化 氰化 表面淬火: 化学热处理: (二)、表面热处理 表面增硬，芯部韧性较好 四. 材料选择原则 使用要求：使用环境、载荷性质、结构、重要程度... 工艺要求：零件及其毛坯的形状、批量、加工方法... 经济要求：材料价格结合加工费用、材料利用率、 批量、环境污染、能源消耗等... §8-4 机械零件的结构工艺性 工艺性好→易加工、装配，费用低，满足使用要求. 主要体现在下面几个方面： 一. 毛坯选择合理 二. 结构设计合理 三. 便于切削加工 四. 便于装拆和维修 五. 制造精度及表面粗糙度选择合理 * 基本要求：理解机械零件设计的基本要求、机械 零件的工作能力、计算准则、材料选 择的一般要求等。 重 点：机械零件的工作能力和整体强度；机 械零件的接触强度。 §8-1 概 述 1、功能要求 2、可靠性要求 3、精度要求 4、经济性要求 5、外观要求 6、其他特殊要求 一. 机器设计应满足以下要求： 工作可靠、成本低廉 在不发生失效的条件下,零件所能安全工作的限度 工作能力 承载能力 →对载荷而言 ★机械零件设计的计算准则： 计算量≤许用量 例如： 强度判定条件： 工作应力≤许用应力 刚度判定条件： 变形量≤许用变形量 工作原理、结构、 类型、应用场合 受力分析、 失效形式 设计准则、 设计计算 二.机械零件设计过程(一般步骤) 1、拟订零件的设计简图 2、确定载荷的大小及位置 3、选择材料 4、根据失效形式选用判定条件，设计出零件的主要参数 5、绘制零件工作图 注意: 1、通过设计计算出的零件尺寸一般并不是最终采用的数值，设计者 还要根据制造零件的工艺要求和标准、规格加以圆整； 2、在一般机器设计中，只有一部分零件是通过计算确定其形状和尺寸 的,而其余的零件则仅根据工艺要求和结构要求进行设计 ； 3、设计工作是一个反复进行的过程，经过多次修改方案，改变设计 参数,才能得到比较合理的结果。 产品是否具有创新性，很大程度上取决于原理方案设计 调查研究 结构方案设计 原理方案设计 总体设计 施工设计 试制、批量生产、销售 可行性报告 设计任务书 原理方案图 结构设计草图 总装配图 部装图、零件图 技术文档 三.机械设计的一般过程 设计任务 强度条件(或刚度) 设计计算 尺寸 校核计算 强度条件(或刚度) 四. 机械零件传统设计方法 1. 理论设计 2.类比设计 3.经验设计： 4.模型实验设计： 计算准则 : 载荷的类型： 名义载荷： 计算载荷： 在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。 §8-2 机械零件的强度 计算载荷=K×名义载荷 载荷系数 强度——抵抗断裂和残余变形的能力 静应力： 变应力： 一.应力的种类 对称循环变应力 非对称循环变应力 脉动循环变应力 稳定变应力 不稳定变应力 静应力： 静应力 对称循环变应力 非对称循环变应力 脉动循环变应力 变应力 对称循环变应力 非对称循环变应力 脉动循环变应力 稳定变应力 不稳定变应力 塑性材料σS 脆性材料σB 脆性材料取强度极限sB(tB) 塑性材料取屈服极限sS(tS) 二.静应力下的极限应力 (与材料性能有关) 三.变应力下的许用应力 ★变应力下零件的失效形式： 疲劳断裂 疲劳断裂特征： 1、疲劳断裂的最大应力＜材料的屈服极限； 2、疲劳断口均表现为无明显塑性变形； 3、断口上明显地有两个区域：光滑区、粗糙区； 4、疲劳断裂是损伤的积累的结果。 失效形式:疲劳断裂(塑、脆性材料) 变应力下的强度 疲劳断裂与静力断裂不同,它与应力循环次数有关. [σ]=σr /S ；[τ]=τr/S s－N疲劳曲线 机械零件的疲劳大多 发生在σ－N曲线的CD段， D点以后的疲劳曲线呈一 水平线，代表着无限寿命区. ? s－N疲劳曲线 ★疲劳曲线 1、应力越小，能经受的循环次数越多。 应力循环基数 2、疲劳曲线的左半部（N≤N0），可 用下列方程表示： 对应于循环次数N的弯曲疲劳极限： ★许用应力 对称循环： 脉动循环 ： 应力集中系数 尺寸系数 表面状态系数 四.许用应力和安全系数 1．失效形式：疲劳点蚀 后果： a. 损坏零件的光滑表面 b. 减小了接触面积， 降低承载能力 c. 引起振动和噪声 五.接触疲劳强度 由弹性力学知，当两个轴